病原菌感染宿主的轉錄組學研究進展

1、病原菌熏染宿主的轉錄組學研究希望【關鍵詞】熏染病原菌與宿主的彼此作用，是組成熏染的根本因素。當代分子生物學的生長鞭策病原菌與宿主彼此作用研究進入到了分子程度。應用基因芯片轉錄組學闡發(fā)技能，可以對病原菌入侵宿主以及宿主的防范對抗舉行轉錄組學研究。從病原菌全基因組程度以及熏染宿主的基因程度闡述病原菌與宿主之間的彼此干系。闡發(fā)病原菌入侵以及宿主對抗病原菌的分子機制，本文將對病原菌在熏染宿主歷程中的轉錄組學研究希望舉行扼要綜述。1病原菌與宿主的彼此作用細菌性熏染的產生和生長是病原菌與宿主彼此作用的效果。熏染的本質是病原性細菌為到達在宿主內保存和生殖的目的，與宿主的種種抵抗因素產生彼此作用。在此期間，既

2、有病原菌為躲避宿主防范機制而舉行的順應，也有宿主為掃除病原菌而變更防范體系的積極。從細菌的角度講，由原寄生地侵襲到宿主時，環(huán)境中種種營養(yǎng)物質的含量、種類、溫度、滲出壓與酸堿度等因素的改變，以及宿主對細菌的對抗，一定對細菌的保存施加宏大壓力。為了保存，細菌可以或許快速敏感地監(jiān)測環(huán)境中種種因素的變革，敏捷地調治自己的布局，調治其生理、生命舉動，到達順應新的環(huán)境，在宿主體內寄生，熏染宿主目的。對付宿主來說，真核生物有著極其美滿的信號轉導體系，可以感知病原菌的侵入，啟動精細的防范體系來對抗病原菌的入侵。有些宿主還可以排泄一些殺菌素樣的物質，導致病原菌不克不及在其體內保存，維持自身的正常生理狀態(tài)。病原菌

3、與宿主彼此作用研究不停是操縱熏染性疾病產生的一個關鍵環(huán)節(jié)。2細菌的基因芯片轉錄組學研究隨著基因測序技能的生長與成熟，使得大量微生物基因組的序列測定完成。標識表記標幟著基因組學的研究由布局基因組學進入了成效基因組學時期。轉錄組學研究是成效基因組學研究的一個緊張本領。Velulesu和Kinzler等人于1997年起首提出轉錄組觀點1。轉錄組學是從一個細胞中的基因組全部RNA程度研究基因表達環(huán)境。轉錄組學研究作為一種宏不雅的團體論要領改變了以往選定單個基因或少數(shù)幾個基因零打壞敲式的研究形式2，將基因組學研究帶入了一個全新的高速生長期間。基因芯片轉錄組學研究是應用全基因組芯片對差異條件下細菌的RNA

4、舉行平行闡發(fā)，可以得到細菌在差異條件下所產生的差異變革基因，從基因程度上展現(xiàn)基因表達的差異。該技能的反響原理是通過對差異泉源的RNA舉行逆轉錄，此后別離用差異顏色的熒光素標識表記標幟成探針,探針混淆后與芯片上的基因舉行雜交,再通過掃描儀掃描，得到兩份樣品中RNA的相對品貌，結合已有生物信息學資源對數(shù)據(jù)舉行生物學解讀?；蛐酒寄艿纳L，為研究病原菌與宿主彼此作用提供了全新的研究時機。通過基因芯片轉錄譜闡發(fā)細菌熏染宿主表達譜的差異，可以在全基因組范疇得到細菌為順應在宿主體內生長而表示的基因表達差異，通過對差異表達基因的生物信息學闡發(fā)可以挑選到病原體在體內存活必須表達的基因，猜測與致病性嚴密相干的

5、毒力基因。從而有助于進一步闡發(fā)致病菌的致病機制。芯片轉錄譜技能為大范圍創(chuàng)造及斷定病原菌致病基因提供了一個快速、有用的平臺。3病原菌與宿主彼此作用體外轉錄組學研究希望應用轉錄譜芯片舉行病原菌與宿主彼此作用研究履歷了體外與體內兩個階段。起首是應用病原菌與熏染宿主細胞在體外舉行彼此作用，通過體外細胞來模擬病原菌熏染宿主的微環(huán)境，獲抱病原菌與宿主細胞之間的彼此作用紀律，從而間接反響病原菌入侵宿主的轉錄特性與分子作用機理。如今對多種病原菌與多種體外細胞包羅上皮細胞、內皮細胞打仗以及侵染多形核白細胞PNs單核巨噬細胞歷程中基因表達變革舉行了體外轉錄組學研究。通過以上研究，創(chuàng)造了大量微生物的毒力相干基因，存

6、活必須基因，以及在熏染歷程中細菌緊張的酶類和轉運卵白相干基因等。闡述了病原菌在入侵宿主歷程中的相干分子機理，為進一步操縱熏染的產生奠基了理論基矗天下生齒的一半以上熏染有幽門螺桿菌。此中只有20%的熏染者會表示出臨床病癥。其緣故原由大概在于熏染差異范例的幽門螺桿菌以及熏染宿主的差異反響。在對幽門螺桿菌致病機理的研究中，芯片轉錄譜技能被普及應用。這些研究傍邊包羅大量的幽門螺桿菌與胃上皮細胞配合作用后的轉錄譜研究36。比方Ki等通過對幽門螺桿菌與胃癌細胞AGS彼此作用的研究效果表白7，在幽門螺桿菌與AGS細胞彼此作用后，幽門螺桿菌毒力島相干基因，動力相干基因，外膜卵白相干基因產生了轉錄程度的上調。而

7、在轉錄下調的基因傍邊包羅壓力反響卵白基因與過氧化物剖析相干基因。研究效果表白上述基因在幽門螺桿菌粘附胃上皮細胞中發(fā)揮了緊張作用，與其致病本領精細相干。2022年10月薛建江等：病原菌熏染宿主的轉錄組學研究希望第5期2022年10月河北北方學院學報醫(yī)學版第5期細菌性腦膜炎是兒童最常見的殞命病因，腦膜炎奈瑟氏菌為腦膜炎的病原菌。Dietrih等對該細菌在侵入機體中所碰到的兩個重要階段舉行了轉錄譜的研究8以得到該病原菌在侵入機體以及順應機體的改變。通過對腦膜炎奈瑟氏菌與上皮細胞Hela細胞與內皮細胞HBE人腦血管內皮細胞彼此作用而得到該細菌和兩種細胞彼此作用的轉錄譜，得到了該細菌在熏染差異階段所舉行

8、的轉錄程度的差異變革，展現(xiàn)了腦膜炎奈瑟菌在熏染差異階段的分子致病機理。Shubert等人也對該菌舉行了雷同的轉錄譜研究9，表白在腦膜炎奈瑟菌與HBE彼此作用中，該菌的莢膜起到了極為緊張的作用。更進一步展現(xiàn)了腦膜炎奈瑟菌與宿主細胞在分子程度的彼此作用。4病原菌與宿主彼此作用體內轉錄組學研究希望在病原菌與熏染宿主體內轉錄譜研究中，困擾全部微生物學事情者的一個緊張題目就是存在一些技能上的困難，這些技能上的困難限定了體內舉行病原與宿主彼此作用的轉錄譜研究。這些技能上的困難重要包羅原核生物RNA的不變性題目，宿主細胞RNA的滋擾，以及宿主細胞與熏染細胞的難以分散。基因芯片研究必要大量的RNA靶分子，大多

9、數(shù)研究所用的RNA是從大量細胞中提取出來的，然而，熏染宿主構造中很難提供云云大量的熏染細菌RNA來舉行轉錄譜的研究。對付上述題目的存在，可以通過進步芯片檢測的敏捷度，開拓可重復有用擴增RNA靶分子的技能而使題目得到辦理。如今有兩種要領在擴增RNA靶分子方面表現(xiàn)出一定上風。其一是利用PR技能創(chuàng)立單細胞DNA文庫，這種要領可以或許有用且可重復的擴增RNA分子，但是每每不克不及包管所得到的DNA文庫中的拷貝數(shù)與其在細胞中的拷貝數(shù)同等。其應用需通過應用統(tǒng)計要領對數(shù)據(jù)舉行歸一化處置懲罰10。另一種要領是應用DNA合成和模板引導下的體外轉錄反響來完成的RNA體外線性擴增11。通過體外擴增RNA可以將微量的

10、RNA在體外舉行放大，從而可以滿意芯片檢測必要。與構建文庫的要領比擬，這種擴增要領更具線性，更能反響真實環(huán)境。該研究要領的出現(xiàn)，可以為辦理在研究病原與宿主彼此作用的轉錄譜研究中RNA量的題目。信賴隨著該項技能的漸漸美滿，體內轉錄譜的研究將會更為普及的開展。Lathe等人應用RNA線性擴增技能對造成小鼠實行性肺鼠疫中熏染48h的鼠疫菌舉行了擴增12。該研究利用裂解液樂成的將鼠疫細菌與肺構造細胞舉行了分散，對分散到的RNA舉行了擴增，舉行了鼠疫菌造成肺鼠疫轉錄譜研究。研究效果表白，與鼠疫菌致病相干的重要毒力因子在體內熏染多數(shù)表示為高表達。比方T3SS中的基因，鐵攝入以及鐵貯存的相干基因，通過芯片轉

11、錄譜研究對鼠疫菌引起宿主熏染的分子致病機理舉行了闡述。霍亂是以嚴峻腹瀉為重要病癥的熏染性疾病，其病原菌為霍亂弧菌。已經完成該菌的全基因組序列表白，其全基因組包羅巨細兩個片斷。大片斷編碼了霍亂弧菌大部門的基因，而小片斷的基因成效那么很少相識。Xu等應用芯片轉錄譜技能對漫衍于差異片斷的基因舉行了熏染家兔體內轉錄譜的研究13，一方面，通過研究相識該細菌在熏染宿主體內的基因轉錄環(huán)境，另一方面的目的是展現(xiàn)小片斷的基因組在熏染歷程中的成效。研究者通過制造性的將家兔小腸舉行結扎，從而形成小腸結扎環(huán)模子，將霍亂弧菌注入結扎環(huán)內，熏染一按時間后將細菌從結扎環(huán)內舉行網絡，網絡RNA后與體外營養(yǎng)環(huán)境中造就的細菌舉行

12、比力，從而得到了霍亂弧菌體內熏染的轉錄譜。研究效果表白，在產生轉錄顯著改變的基因中大部門為大片斷染色體基因。展現(xiàn)了在熏染家兔小腸體內該細菌的一些高轉錄基因包羅與動力化學趨向性相干的一些基因，以及與腸內定值相干的一些基因以及與毒素產生相干的基因。對霍亂弧菌的分子致病機理舉行了闡述?？漳c彎曲菌是引起腹瀉的重要病原菌。該菌在小腸內樂成的粘附與定植是組成其致病力的關鍵因素。Stintzi等人同樣應用小腸結扎環(huán)的要領對空腸彎曲菌舉行了熏染新西蘭白兔小腸的研究14。通過對該菌在小腸內保存所舉行的轉錄譜研究，得到了大量與其在腸內保存相干的基因，對其致病機理舉行了分子程度的研究。Snyder等人應用芯片轉錄譜

13、技能對引起泌尿熏染的致病性大腸埃希氏菌舉行了體內轉錄譜的研究15。該研究將從熏染小鼠的尿液中直接提取細菌RNA，得到了該細菌在熏染宿主體內的多個毒力與代謝因子。在與泌尿系熏染相干的基因傍邊，有如許一些基因高表達。菌毛基因相干的莢膜形成，微生物素排泄，鐵攝入相干基因轉錄程度顯著上調，表白這些基因與大腸桿菌的致病性嚴密相干。在對熏染細菌與宿主彼此作用研究中，差異的研究者應用了差異的要領舉行了研究。比方通過對無菌部位的液體標本直接舉行分散來得到研究所必要的細菌量，rihuela對熏染小鼠血液中細菌接納離心的要領舉行分散16，通過差速離心的要領將熏染小鼠血液中的肺炎球菌與血細胞舉行了分散，舉行了肺炎球

14、菌熏染小鼠體內的轉錄譜研究，得到了該細菌熏染體內的特性性轉錄譜，對其致病機理舉行了研究。Talaat等那么應用全基因組引物GDP對熏染構造內未舉行細菌與細胞分散的結核分枝桿菌直接舉行逆轉錄17，得到了熏染體內結核分枝桿菌的轉錄譜，對結核分枝桿菌的分子致病機理舉行了研究。errell等應用直接分散的要領對霍亂病人的米泔樣糞便中的霍亂弧菌舉行了分散并舉行了轉錄譜研究18。Graha等應用全基因組芯片對引起化膿性熏染的A族鏈球菌1株舉行了熏染小鼠上皮構造的轉錄譜研究19，說明了在形成化膿性熏染歷程中到場的重要基因成效類群，包羅毒力基因、氧化壓力基因、氨基酸利用、二元調控體系等基因在皮膚軟構造熏染中的作用。對A族鏈球菌引起的化膿性熏染的分子機理舉行了闡述。Rs等人那么通過網絡患者尿液中大腸埃希菌83792株直接與體外造就的雷同細菌舉行了轉錄譜研究20。指出在該菌株致病歷程中N代謝相干基因具有非常緊張的意義。同樣是對尿液中的大腸埃希菌83792株，Hank等人那么舉行了該菌在體內與生物膜形成的相干分子機制研究21，展現(xiàn)了該菌在形成